DVD遥控器前盖注塑模设计【一模两腔】【侧抽芯】【说明书+CAD】
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一模两腔
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DVD遥控器前盖注塑模设计摘要随着现代工业的迅猛发展, 注塑成型在机械、电子、航空航天工业、生物领域及日用品生产中所占的比例越来越大。本次设计的是DVD遥控器前盖塑料模具，制件的结构决定了该模具必须同时使用侧抽芯。设计过程整体采用现代先进的模具加工制造方法和强大的Pro/Engineer Wildfire 2.0模具设计软件相结合，在保证设计质量的同时设计速度也有提高，设计思路及要求符合现代模具设计的潮流和未来的发展方向。 关键词: 注塑成型;塑料模具;遥控器;侧抽芯ABSTRACTWith the rapid development of industry, the mould plastics shapings covers more and more in mechanical industry, electronics industry, spaceflight industry,biological field and production of daily necessities. This remote controler front cover of DVD molding die must include special slide pull structure because the structure of the product. This design is the integration of modern advanced mould process manufacturing approach and powerfull Pro/Engineer Wildfire 2.0 mold design，not only the design quality is assured but also heightened the design speed. The thought and requirement of this design accord to the trend of contemporary mold design and its future of development direction. Keywords: Mould plastics shaping;Injiectiong mold die;Remote controller;Slide pull structure目录前言.11 塑件成型工艺分析31.1 塑件（DVD遥控器前盖）分析31.2注射模的组成简介41.3 注射成型性能分析61.4 所选用的塑件材料种类71.5 PS的注射成型工艺91.6 塑件可能产生的缺陷及相应的消除措施102 拟定模具结构形式112.1 确定型腔数量及排列方式112.2 模具练构彂式的桮定113 注塑机型号的确定133.1 偑件计算133.2 注射机型号的确定133.3 注射机及型腔数量的校核144 塑件分型面位置的确定164.1 分型面的形式164.2 分型面选取的原则165 浇注系统设计175.1 浇注系统设计原则175.2 主流道的设计175.3 主流道衬套设计185.4 冷料井的设计195.5 分流道的设计205.6 浇口设计215.7 浇注系统的平衡246模架和标准件的选用256.1 定模板256.2 定模固定板266.3 动模固定板266.4 垫块266.5 动模座板266.6 标准模架267合模导向机构的设计287.1 导向机构的功用287.2 导向机构的总体设计287.3 导柱和导套设计297.4 导柱和导套材料的选择308推出机构及脱模机构的设计328.1 推出脱模机构的设计原则328.2 制品推出的基本方式328.3 该塑件的推出机构设计338.4 推出机构的布置338.5 数控编程加工339侧面分型与抽芯的设计计算369.1 侧向分型与抽芯机构的分类369.2 斜滑块的导滑形式369.3 设计要点3610 成型零件的设计计算3810.1 定模结构设计3810.2 动模结构设计4010.3 成型零件钢材选用4210.4 成型零件工作尺寸计算4310.5 侧向抽芯零件工艺编程4511 排气系统设计4711.1 排溢设计4711.2 引气设计4711.3 排气系统设计4711.4 该套模具的排气方式4712 调温系统的设计计算4912.1 冷却系统4912.2 冷却介质4912.3 冷却装置的理论计算4912.4 冷却装置的结构形式5113 模具工作过程52参考文献54致谢55附录56前 言当前国内塑料模具发展的巨大空间以及发展趋势近年来我国塑料模具业发展的相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右的产值。当前国内塑料模具市场以注射模需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，仅汽车行业将需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30 ，塑料管的普率将达到50，这些都将大大增加对塑料模具的需求。目前，全世界模具的年产值约为65O及亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。近几年来，虽然我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是： 大力普及、广泛应用CADCAECAM技术，逐步走向制造集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术与人员、管理的集成。 逐步掌握大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，减少模具的进口量、增加模具的出口量。 在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术以满足特殊产品的成型需要。 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。目前我国模具商品化、标准化率均低于30 ，而先进国家均高于70，每年要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3一8。 发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，在较短的时间内设计并制造出产品的原型与模具，降低成本迅速推向市场。 开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。 研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。该设计的目的与意义四年的大学学习生活即将结束，在走上工作岗位之前的毕业设计作为这四年所学知识的一次综合运用，有着重要的意义，同时也是对这四年所学的一次全面整体检验。本次设计是对DVD遥控器前盖塑件进行注射模设计（反求），包括了对塑件产品的工艺分析、塑料性能分析、模具的整体结构设计与计算等等。首先是根据塑件实物对塑件产品进行Pro/E建模和Auto CAD测绘，并进行产品相关性能的计算机仿真分析，然后以Pro/Engineer Wildfire 2.0软件为平台进行模具的总体结构以及相关零部件的设计与装配，最后用Auto/CAD软件将该套模具的总装图与主要零部件进行了绘制，故在保证设计质量的同时与传统的设计方法相比速度也有所提高，设计思路及要求符合现代模具设计的潮流和未来的发展方向。 在设计过程中，遇到了不少难题，但通过查阅相关资料以及和同学讨论，尤其是指导老师细心指引，最终都一一克服了。但由于本人学识水平和专业素养不够高，欠缺实际设计经验，所以这次设计还是在摸索当中进行的，设计中肯定还会有不完善的地方，谬误之处在所难免，恳请老师们不吝指正。1 塑件成型工艺分析1.1 塑件（DVD遥控器前盖）分析1.1.1 制件模型（平均壁厚1.5mm，尺寸数据详见塑件零件图）图 1 塑件零件1.1.2 完成Pro/E 塑件3D建模塑件表面积及重心位置分析体积 = 2.3934741e+04 毫米3曲面面积 = 4.6456421e+04 毫米2密度 = 1.0500000e-09 公吨 / 毫米3质量 = 2.5134478e-05 公吨 根据_PRT0001坐标边框确定重心: X Y Z 9.3987867e+00 -4.9379076e-02 1.0703648e+00 毫米相对于_PRT0001坐标系边框之惯性. (公吨 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 9.4162170e+07 1.3327126e+04 -2.9276143e+05Iyx Iyy Iyz 1.3327126e+04 8.6382232e+07 -3.9751835e+04Izx Izy Izz -2.9276143e+05 -3.9751835e+04 1.2335565e+07重心的惯性(相对_PRT0001 坐标系边框) (公吨 * 毫米2)惯性张量Ixx Ixy Ixz 9.4134449e+07 2.1215915e+03 -4.9864824e+04Iyx Iyy Iyz 2.1215915e+03 8.4221715e+07 -4.1027958e+04Izx Izy Izz -4.9864824e+04 -4.1027958e+04 1.0202650e+07主惯性力矩 (公吨 * 毫米2)I1 I2 I3 1.0202598e+07 8.4221737e+07 9.4134479e+07从_PRT0001 定位至主轴的旋转矩阵: 0.00059 -0.00022 -1.00000 0.00055 1.00000 -0.00022 1.00000 -0.00055 0.00059从_PRT0001 定位至主轴的旋转角(度):相对 x y z 的夹角： 0.000 -89.964 0.000 相对主轴R1 R2 R3的回旋半径：2.0556372e+01 5.9061325e+01 6.2440367e+01 毫米1.2 注射模的组成简介注射模一般均可分为动模和定模两大部分。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时动模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由以下多个系统或机构组成。1.2.1 成型零件是指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓形状和尺寸。1.2.2 浇注系统将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。1.2.3 导向与定位机构为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。深型腔注射模还须在主分型面上设置锥面定位。有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。1.2.4 脱模机构是指在开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。1.2.5 侧向分型抽芯机构带有侧凹或侧孔的塑件，在脱模之间，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯，保证塑件侧凹或侧孔结构不被损坏。1.2.6 温度调节系统为了满足注射成型工艺对模具温度的要求，模具应设有冷却或加热的温度调节系统。模具的冷却，一般是在模板内开设冷却水道，加热则是在模具内或周边安装点加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。1.2.7 排气系统为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，通常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。大型注射模具还须预先设置专用排气槽。1.3 注射成型性能分析1.3.1 注射成型可行性分析塑料注射模塑能一次性地成型形状复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制品。在注射模设计时必须充分注意以下三个特点：a. 塑料熔体大多属于假塑性流体，能剪切变稀。它的流动性依赖于物料品种、剪切速率、温度和压力。因此须按其流变特性来设计浇注系统，并校验型腔压力及锁模力。b. 视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器。应在正确估算模具型腔压力的基础上，进行模具的结构设计。为保证模具的闭合、成型、开模、脱模和侧抽芯的可靠进行，模具零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑。c. 在整个成型周期中，塑件模具环境组成了一个动态的热平衡系统。将塑件和金属的传热学原理应用于模具的温度调节系统的设计，以确保制品质量和最佳经济指标的实现。1.3.2 注射成型工艺的可行性分析（1） 塑件外观观察该塑件，形状复杂，壁厚不均，尺寸精度要求较高，而且有较高的表面质量和尺寸稳定性的要求，因此对模具和设备的要求也较高。而注射成型方法有如下几个优点：a:形状：几乎没有复杂性限制，容许模具内有不同塑料的成型型腔；b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到几十千克，没有限制；c:材料：在一定温度范围内具有适宜流动性的热塑性塑料；d:精度：可注射高精度的塑件，有较好表面质量和尺寸稳定性；e:生产率：中等，循环时间主要由塑件壁厚决定，最短可在十几秒内，可增加每模的型腔数来提高生产率。由以上塑件的特点和注射成型工艺的优点，分析可知：该塑件适合于采用注射成型方法。（2） 表面粗糙度由塑件外观可知，塑件的外表面要求较高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm，而其内表面由于是遥控器的内部，为顾客视线所不及，故不影响其外观视觉质量，从简化加工工艺和节约成本考虑，其内表面选用的表面粗糙度为Ra0.8mm。一般情况下，模具粗糙度低于塑件12个等级，故取型腔表面粗糙度为Ra0.2um，而型芯表面粗糙度为Ra0.6um。（3）尺寸精度按GB/T144861993标准，模塑件尺寸精度分为7级。该塑件所用材料为聚苯乙烯（PS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用4级精度。零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。从模具制造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为IT8。（4） 脱模斜度该塑件采用的塑料是PS，而PS的成型收缩率较小（0.2-0.6%），而且塑件较复杂，对型芯的包紧面积也较大，所以应取较大的脱模斜度。为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致。再由零件设计图纸要求可知10。（5） 壁厚由图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，如2mm、1.5mm、1mm、0.8mm等。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。（6）加强筋观察塑件可知，该塑件内侧设计了很多加强筋，加强筋的尺寸为顶部0.5mm，根部为0.7mm。这对提高塑料件的抗弯强度，减小塑料件的翘曲变形，提高抗蠕变和抗冲击性能有好处，同时，加强筋的设计改善了塑料熔体的充模流动、缩短了流程、增大了的截面积。（7）圆角从塑件可知，该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角，不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且减少了流动阻力，改善了塑料熔体的充模性能。同时也降低了成型件的局部残余应力，可防止翘曲和开裂，也使塑料件外形美观流畅。而且成型模具型腔也因此有了对应的圆角，提高了成型零件的强度。1.4 所选用的塑件材料种类 抗冲击型聚苯乙烯（PS，英文名：Polystyrene）1.4.1 塑料分子结构式比重：1.05克/立方厘米 成型收缩率：0.6-0.8% 成型温度：170-2501.4.2 主要技术指标表1 塑件材料主要技术指标密度g/cm1.05弹性模量MPa2.83.510比容cm/g0.940.96抗弯强度MPa6198吸水率%（24h）0.030.05硬度HBM6580收缩率%0.50.6体积电阻率.cme+16熔点131165击穿电压Kv/mm19.727.5抗拉屈服强度MPa3563冲击强度kJ/m缺口 0.540.86聚苯乙烯的分子链上有结构庞大的苯环，故柔顺性差，质地脆硬，抗冲击性能差，敲打时发出类似金属的响声。聚苯乙烯属于非结晶型聚合物，机械强度低于硬质聚氯乙烯，尤其是相对分子量较小的品种强度更差。聚苯乙烯具有良好的可塑流动性和较小的成型收缩率，是成型工艺最好的塑料品种之一，容易制得形状复杂的制品。聚苯乙烯无色透明，透光性仅次于有机玻璃，容易着色，常用于制造要求透明或颜色鲜艳的制品。聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮湿的环境中尺寸变化很小，适用于制造要求尺寸稳定的制品，如仪表仪器壳体等。聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能，尤其是在高频条件下的介电损耗仍然很小，是优良的高频绝缘材料。聚苯乙烯的主要缺点是脆性大，形状复杂的制品成型后存在较大的内应力时，常会在使用中自行开裂。为改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明显降低脆性，提高冲击韧性，这种塑料即为抗冲击型聚苯乙烯。1.4.3 物料性能 电绝缘性能(尤其是高频绝缘性能)优良,无色透明,其透光率仅次于有机玻璃（PMMA）,着色性、耐水性、化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯、汽油等有机溶剂，适于制作绝缘透明件、装饰件及化学仪器、光学仪器、电器、仪表壳等零件。1.4.4 成型性能（1）无定形料,吸湿小,成型前可无须干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力、流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型。（2）宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔、变形。（3）可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去除浇口时损坏塑件。（4）脱模斜度大,顶出均匀、塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热。1.4.5 注射成型的特点：无定形料，吸湿性小，不易分解，易脆裂，热膨胀系数大，易产生内应力；：流动性好，溢边值0.03左右，应防止飞边；：塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件，（如有嵌件应先预热），缺口，尖角应圆弧连接；：可用螺杆式或柱塞式注射机加工，喷嘴可以选用直通式或自锁式；：易采用高料温，低模具温度，低注射压力延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔，变形（尤其对厚壁塑件），但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性较差；：可以采用各种形式的浇口，浇口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度宜取2以上，塑件顶出均匀，以防止脱模不良而发生开裂。1.5 PS的注射成型工艺1.5.1 注射成型工艺过程（1）预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序（2）清理模具涂脱模剂合模注射1.5.2 PS的注射成型工艺参数（1）注射机：螺杆式（2）螺杆转速（r/min）： 48（3）预热和干燥温度（）： 60/75 时间（ h ） 2（4）料筒温度（）： 中段 170/190 后段 140/160（5）模具温度（）： 32/65（6）注射压力（MPa）： 60/110（7）成型时间（ s ）： 注射 15/45 高压 0/3 冷却 15/60 成型周期 40/120 （8）后处理（成型后的制品应置于红外线灯下或鼓风烘箱内）： 温度（） 70 时间（ h ）2/4 1.6 塑件可能产生的缺陷及相应的消除措施缺料（注射量不足）、气孔、溢料飞边、熔接痕强度低、表面硬度、强度不足等等；以上缺陷可以酌情采取加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴尺寸、增大注射压力、提高模具温度等措施予以消除。2 拟定模具结构形式2.1 确定型腔数量及排列方式一般来说，精度要求高的小型塑件和大、中型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具，可以提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。设计时还应注意以下几点：a. 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均衡和稳定；b. 型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象；c. 尽量使型腔排列得紧凑，以减小模具的外形尺寸。2.2 模具结构形式的确定 a.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。 b.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。该塑件外观质量要求较高，并可以看出分型面的位置、塑件推出机构的痕迹，浇口宜采用潜伏式浇口。由以上分析初步拟定采用一模两腔，排列方式如下图：图2 模具结构3 注塑机型号的确定注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整，避免出现质量事故。3.1 塑件计算(1)该塑件的体积为： V1=23.93（cm） 质量为： m1=25.13g(2)流道凝料的体积约为： V2=23.930.62 =28.7（cm） 质量为： m2=1.05g/cm28.7 cm=29.5g(3)该模具单次注射所需塑料PS的总体积约为： V0= V12+ V2 =76.56（cm） 总质量为： m0=m12+ m2=79.76 g(4)注射机的公称注射量约为： V公 0.8V0=94.45（cm）3.2 注射机型号的确定 根据以上分析计算以及文献10中表9.93，可选用型号为 SZ200/120的注射机，其技术规范及特性如下：螺杆直径(mm)： 40/42最大理论注射容量(cm3)： 200塑化能力：（g/s） 55/70注射压力(MPa)： 150/165注射行程： 160锁模力(KN)： 1200模具定位孔直径(mm)： 125 最大模具厚度H(mm) 400最小模具厚度H1(mm)： 230移模行程： 350喷嘴圆弧半径R(mm)： SR15喷嘴移动距离(mm)： 210螺杆转速： 0/2203.3 注射机及型腔数量的校核(本节所用公式均出自文献10)3.3.1 型腔数量的校核a.由注射机料筒塑化速率校核型腔数量n： （1） 上式右边=5.802 （符合要求） 式中K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； M注射机的额定塑化能力（g/h）； T成型周期 ； M2浇注系统所需塑料相应的质量或体积（g或cm）； M1单个塑件相应的质量或体积（g或cm）。 b.按注射机的最大注射量校核型腔数量n： （2） 上式右边=5.22（符合要求） 式中，Mn注射机允许的最大理论注射容量（g或cm）c.按注射机的额定锁模力校核型腔数量n： (3)上式右边=4.72（符合要求）式中，F注射机的额定锁模力（N） A1单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm） A2浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm） p塑料熔体对型腔的成型压力（MPa），一般是注射压力的80%3.3.2 注射机的校核a.注射压力的校核：该注射机的注射压力为150/165MPa，而PS的注射压力为60/110MPa，所以能够满足要求。b.注射量以及锁模力在上面已经校核，符合要求。 c.模具厚度的校核：模具厚度H必须满足：Hminmax该模具厚度为 H=32+63+81+120+32 =330mm（符合要求）式中，Hmin注射机允许的最小模厚，即动、定模板之间的最小开距Hmax注射机允许的最大模厚d.开模行程的校核：SmaxS=H1+H2+510上式右边S=10+100+10 =120mm（符合要求）式中， Smax注射机最大开模行程（mm） H1推出距离（凸模高度）（mm） H2包括浇注系统在内的塑件高度（mm）4 塑件分型面位置的确定分型面指的是打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的模具面，分型面的位置直接影响成型零部件的外观和质量，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。一副完整的模具根据需要可以有一个或两个以上的分型面，分型面可以与开模方向垂直，也可以与开模方向平行或倾斜。4.1 分型面的形式 分型面的形式根据其位置或形状有水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面等等。4.2 分型面选取的原则不影响塑件外观，尤其是对外观有明确要求的制品；1.有利于保证塑件的精度要求；2.有利于模具加工，特别是型腔的加工；3.有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计；4.便于制件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。由以上分析，对于该模具选择主分型面如下图所示：1斜推杆 2定模镶件 3动模镶件2图3 模具主分型面5 浇注系统设计浇注系统是塑料熔体从注射机喷嘴射出后达到型腔之前在模具内流经的通道，其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔当中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统显得相当重要。一般浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料（热流道）浇注系统。本次设计的模具采用普通流道浇注系统，其结构包括：主流道、分流道、冷料井、浇口。5.1 浇注系统设计原则1.考虑型腔布局。2.热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应尽可能短，截面尺寸应尽可能大，弯折尽量小、少，表面粗糙度要低。3.均衡进料，即分流道尽可能采用平衡式布置。4.塑料耗量要少，满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料耗量。5.消除冷料，浇注系统应能收集温度较低的“冷料”。6.排气良好。7.防止塑件出现缺陷，避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力。8.保证塑件外观质量。9.较高的生产效率。10.塑料熔体流动特性（充分利用热塑性塑料熔体的假塑性行为）。5.2 主流道的设计 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动流道。5.2.1 设计要点(1) 主流道圆锥角=26，对流动行差的塑料可取36，内壁粗糙度为Ra 0.63m。(2) 主流道大端呈圆角，半径r=13，以减少料流转向过度时的阻力。(3) 在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60，过长则会影响容体的顺利充型。(4) 对于小型模具可将主流衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是将主流衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过盈配合，与定位圈的采用H9/f9的间隙配合。(5) 主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理后硬度5256HRC。5.2.2 基本设计计算（公式由文献9）（1）主流道小端直径d=(注射机喷嘴直径)+0.51 =3.5+0.51 取d =5（mm）（2）主流道球面半径SR=12+23 取SR=15（mm）（3）球面配合高度 h=35 取h=4（mm）（4）主流道长度L，由标准模架及该模具的结构， 取L=28+35+h1 =72（mm）（5）主流道大端直径 D=d+2Ltg（/）（取=3） 7.04 取D=7（mm）得： L公72+h+3 取L总=80（mm）5.3 主流道衬套设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材质性能要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢，如：T8A、T10A等，热处理硬度为5357HRC。主流道衬套和定位圈设计成整体式，用于小型模具，中大型模具设计成分体式。但由于该模具流道较长，设计成分体式较宜。其结构形式如下图所示：1.定位圈 2.浇口套 3.定模座 4.定模板 5.定模镶件 6.动模镶件27.动模镶件1图4 主流道衬套5.4 冷料井的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而可能低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井（冷料穴）。 5.4.1 主流道冷料井开模时应将主流道中的冷凝料拉出来，冷料井的深度约为直径的11.5倍。 该模具冷料井结构如下：1.主流道凝料 2. 浇口套 3.分流道凝料 4. 动模镶件1 5. 拉料杆图5 模具冷料井结构5.4.2 分流道冷料井 当分流道较长时，可将分流道的端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料井，以储存冷料前锋，其长度为分流道直径的1.52倍。5.5 分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等。分流道最理想的设计就是把流动的熔融塑料在流道中的压降降到最小，在多种常见截面当中，圆形截面的压降是最小的，但加工相对不便。5.5.1 分流道的形状及尺寸（公式由文献10）（1）分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、V形等多种。显然圆形截面最理想，实际生产当中使用也越来越多。本次设计采用单面圆形截面，形状如下图所示：图6 分流道单面圆形截面分流道的尺寸由经验得知。（2）流道剪切速率的校核： = ( 4 ) 由塑料制品与模具设计中表3.3-5可知，注射时间为：t=2.0s故： Q=20.43/s=1275=12.75x10e+25102se-1符合要求。5.5.2 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，这样表面稍光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力，避免熔流衠面滑移，使中心层获得较高的剪切速熇。5.6 浇设计浆口是塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料件质量具有决定性的影响，而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。浇有多种类型，如直浇口、侧浇口、点浇口、重叠式浇口扇形浇口、潜伏式浇口等。5.6.1 各浇口的特点（1）直接浇口：直接浇口艽然有如以等流程充模、浇注系流程短、压力损失和热烈散報小，且有利于补缩和排气等优点，是，塑件上残留痕迹较大，切除难。（2）重叠式浇口:重叠式浇口多用于大型腔。（3）扇形浇口: 扇形浇口适合于大面积薄壁塑件。（4）点浇口: 点浇口必须采用双分型面的模具结构；浇口位置可以自由选择，不受限制。剪切速率高，能使流程比增大；浇口必须用三板模切断；（5）潜伏式浇口: 潜伏式浇口是点浇口在特殊场合下的一种应用形式。但可以在脱模时自动拖断；它可以隐藏在外表不露出的部位，使浇口痕迹不外漏。但加工比较空难，容易磨损。（6）侧浇口: 侧浇口也称为边缘浇口，由于它开设在主分型面上，截面形状易于加工和调整。多型腔模具常采用侧浇口，可设计成两板模。综合本塑件考虑，由于采用的是流动性比较好的聚苯乙烯，而且零件外表面要求较高，故采用潜伏式浇口（也称为隧道浇口或剪切浇口），它从分型面的一侧沿斜向进入型腔。在开模时，不仅能自动切断浇口，其位置也可以设置在制品的侧面、端面和背面等各个隐蔽处，使制件外表无浇口的痕迹，保证了外观。5.6.2 浇口尺寸计算潜伏式浇口的几个尺寸中，以深度h最为重要。h控制了浇口畅通开放时间和塑料熔体补缩作用。浇口宽度W的大小控制了熔体充模流量。浇口长度L，只要结构强度允许，以短为好，一般选用L=0.71.3mm。浇口深度有经验公式：h=nt ( 5 ) 式中， h潜伏式浇口宽度(mm)，中小型塑件通常用h=0.52mm，大约为制品最大壁厚的；t塑件壁厚()；n塑件材料系数，取n=0.6。故由浇口的经验公式：W= ( 6 )式中， d浇口直径； A型腔表面积(mm2)；n塑料材料系数；取n=0.6。AD2+4(1518)+2(2513)=3.14632+4(1518)+2(23.14513)=3115.665+1080+816.45012mm2所以： W=1.4mm最后，须用流经侧浇口熔体剪切速率=104s-1进行校核。又知充模注射时间为t=1.6s，故： Q=25.5cm3/s=33730=3.373104104s-1符合要求。5.6.3 潜伏式浇口的设计本次设计所采用的潜伏式浇口的形式如下图所示：1.浇口套 2.定模镶件 3.流道推杆4.动模镶件2 5.动模镶件1图7 潜伏试浇口形式5.7 浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计时应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。5.7.1 分流道平衡 对于多型腔模具，为了达到各型腔同时充满的目的，可通过调整分流道的长度及截面面积，改变熔融树脂在各分流道中的流量，达到浇注平衡的目的。计算公式如下： ( 7 )式中 Q1，Q2熔融树脂分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；d1,d2分流道1和分流道2的直径， cm;L1，L2分流道1和分流道2的长度，cm。5.7.2 浇口平衡在多型腔非平衡分流道布置时，由于主流道到各型腔的分流道长度或各型腔所需填充流量不同，也可采用调整各浇口截面尺寸的方法，使熔融树脂同时充满各型腔。浇口平衡简称为BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能达到平衡填充。对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算公式如下： BGV=（文献4） ( 8 ) 式中 Sg浇口的截面积，mm2; Lg浇口的长度，mm; Lr分流道的长度，mm。浇注系统设计时一般浇口的截面积与分流道的截面积之比SG/SZ取0.070.09，矩形浇口的宽度与厚度之比取3：1。对该模具而言，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，各个浇口的形状及截面尺寸都相同，显然是平衡式布置的。6 模架和标准件的选用确定以上内容之后，现在便可根据所定内容设计模架。模架是注塑机的骨架和机体，模具的每一部分都寄生其中，通过它将模具的各个部分有机的联系在一起。国内市场上销售的模架一般由定模座板（或定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、动模定板（或称型芯固定板）、支撑板（或称动模垫板）、垫块（或称模脚）、动模座板（或称动模底板）、推板（或称推出底板）、推杆固定板、导柱、导套、复位杆等组成。根据需要，还可以有特殊的模架，如点浇口模架等。在学校进行毕业设计时，一般应选用标准模架；在生产现场设计中，可能要自行设计，但应尽可能选用标准模架，确定模架的形式，规格及标准代号。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其是对大型模具，这一点尤为重要。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架355L， L取355mm，可满足要求。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇道套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板需要销钉精确定位；垫块与动模固定板需要用销钉精确定位。 模具上所有的螺钉应尽量采用内六角螺钉，以便于装配；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁并加涂防锈油漆。6.1 定模板 通过8个M845的内六角螺钉与定模固定板连接； 定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。6.2 定模固定板 用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，定模固定板应有一定的厚度（355355，厚63mm），并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230270HB； 导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配合； 主流道衬套与固定孔为H7/m6过渡配合； 型芯与其孔为H7/m6过渡配合。6.3 动模固定板 其上的型腔采用镶拼式； 型芯与动模固定板（355355，厚80mm）用楔紧块紧固； 其导柱固定孔与导柱为H7/m6过盈配合；6.4 垫块（1）主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。 （2）结构型式：可以是平行垫块，也可以是拐角垫块（该模具采用平行垫块）。 （3）垫块（355125，厚63mm）一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。 （4）模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则会由于负荷不均匀造成动模损坏。6.5 动模座板 其注射机顶杆孔为40mm。动模座板（450355，厚32mm）6.6 标准模架标准模架（355355两板模）的基本结构形式如图6-1所示（根据文献10）：图8标准模架基本形式结构具体结构形式以零件图与装配图为准。7 合模导向机构的设计模具闭合时要求有准确的方向和位置，故具有一定精度的合模导向机构是注射模不可缺少的组成部分。导向零件的作用：模具在进行装配和调模试机时，保证动、定模之间一定的方向和位置，导向零件要承受一定的侧向力，起导向和定位作用。当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，设计人员只要按模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则须由设计人员根据模具结构进行具体设计。7.1 导向机构的功用在注射模中，指引动模与定模之间按一定的方向闭合定位的装置，称之为合模导向机构。此外，在卧式注塑机上的注塑模，其脱模机构也需设置导向机构。导向机构的功能有：（1） 定位作用；（2） 导向作用；（3） 承受一定侧压力；（4） 支承定模型腔板或动模推件板。本次设计中选用导柱导向机构。7.2 导向机构的总体设计 （1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。 （2）该模具采用4根导柱对称布置。 （3）该模具导柱安装在动模固定板上，导套安装在定模固定板上。 （4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑板，即可削去一个面或在导套的孔口倒角。 （5）各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行。 （6）在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。（7）当动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。7.3 导柱和导套设计导柱导向机构，包括导柱和导套两个主要零件，分别安装在动、定模两边。导柱的基本机构形式有两种。一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，称为带头导柱，见GB4169.484，另一种是除安装部分的凸肩外，使安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大，称有肩导柱，GB4169.584。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。有肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。装在模具另一边的导套安装孔，可以和导柱安装孔以同一尺寸一次加工而成，保证了同轴度。导柱前端均须有锥形引导部分，并可割有储油槽。导柱直径尺寸随模具模板外形尺寸而定。模板尺寸愈大，导柱间的中心距应愈大，所选导柱直径也应愈大。根据前面的计算可知，我们可根据模板外形尺寸可选择导柱直径d=32mm的带肩导柱 。 无论带导套或不带导套的导向孔，都应设计为通孔，或专门设计排气槽，以避免模具闭合时的空气阻力，我在定模板开了一个凹槽，用以排气。导套常用的结构形式也有两种，一种是直导套，见GB4169.284。直导套常用于厚模板的导向，需与模板上导向空有较紧配合，防止被导柱拖出，应该有紧定螺钉固定。另一种是带头导套。带头导套安装需要复以垫板。这种导套长度取决于模板厚度。这两种导套中，孔的工作部分长度一般是孔径的11.5倍。7.3.1 导柱的设计 （1）该模具采用带头导柱，且不加油槽。 （2）导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mm。 （3）为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。 （4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架知为32。 （5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合。 （6）导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m。（7）导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度55HRC以上。7.3.2 导套的设计 （1）结构形式：采用带头导套（型），导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔。 （2）导套的端面应倒圆角，导柱孔做成通孔，利于排出孔内剩余空气。 （3）导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra0.4m。导套外径按H7/m6或H7/k6配合镶入模板。 （4）导套材料采用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。本次设计选用的导柱和导套有两种，一种是导向模具动模板与定模板，使之能精确定位的导柱导套，另一种是导向推板（中托司）、推杆固定板的导柱，两种都是标准件，其形状和尺寸如下图所示： 图9 导柱与导套结构7.4 导柱和导套材料的选择模具中导向副的作用是保证上模相对于下模有一精确的位置关系。在中小型模具中应用最广的滑动导向副结构，对于要求精度高、寿命长的模具，导柱导套不但要求具有较高的刚度和强度来承受大的冲击、支撑模具的部分板件，而且要求要有良好的耐磨性，保证在使用期间能起到其应有的作用。综上所述，导柱选择了20号钢，该型钢属于低碳钢，强度不高，但韧性，塑性和焊接性能均好，经过渗碳、淬火、回火处理，可获得外表较高的硬度（56HRC60HRC），而心部又具有比较好的韧性，是优良的导柱材料。该20号钢的导柱的热处理工序安排：锻造正火粗加工机加工成型渗碳或碳氮共渗淬火及回火嵌修抛光镀烙本次设计的导套采用T10A， 经淬火处理以后硬度50HRC55HRC，但低于导柱的硬度，可以有效的保护导柱。同时该导套的内侧配合面开有储油槽，可以在模具工作时对导柱、导套进行有效的润滑，降低摩擦磨损，延长导柱、导套的寿命。8 推出机构及脱模机构的设计 在注射成型的每一环节中，都必须使塑件从模具型腔中或型心上脱出，模具中这种脱出塑件的机构成为脱模机构（又称推出机构或顶出机构）。脱模机构的动作包括有脱出和取出两个分动作，即首先将塑件和浇道系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后才将脱出物从模具内取出。制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品推出方式的选取是非常重要的。 8.1 推出脱模机构的设计原则a. 推出机构应尽量设置在动模一侧； b. 保证塑件不因推出而变形损坏； c 机构简单动作可靠； d. 保证良好的塑件外观；e. 合模时的准确复位 ； f. 推出结构与注塑机的机构及附属的制品取除经济够如机械手的动作要匹配。8.2 制品推出的基本方式（1）推杆推出：推杆推出是一种基本的也是一种常用的制品推出方式。常用的推杆形式有圆形、矩形（扁顶）、“D”形。（2）推件板推出：对于轮廓封闭且周长较长的制品，采用推件板推出结构。推件板推出部分的形状根据制品形状而定。（3）推管推出：又称空心推杆或顶管，特别适用于圆环形、圆筒形等中心带孔的塑件脱模，具有使塑件整体受力均匀，无变形，无推出痕迹的优点。（4） 气压推出：对于大型深型腔制品，经常采用或辅助采用气压推出方式。（5）脱模板脱模机构：又称卸料板或刮板，其特点是推出面积大、推出均匀，塑件不易变形，表面无推出痕迹，且其结构简单，模具无须设置复位杆，适用于各种大筒形或薄壁容器以及各种罩壳形塑件。（6）多元联合脱模：对于深腔壳体、薄壁、局部有管状、凸筋、凸台以及金属嵌件的复杂塑件，多采用两种或两种以上的简单脱模机构联合脱出。本套模具的推出机构形式较为复杂，全部采用推杆推出。塑件推杆在推出塑件的同时斜推杆也向上推出，以完成侧向分型与脱模。8.3 该塑件的推出机构设计（1）每个塑件由30个1的推杆，以及12个4的推杆推出； （2）推杆设在脱模阻力大（加强筋密布或塑件截面尺寸变化较大）的地方； （3）推杆应均匀布置； （4）推杆应设在塑件强度、刚度较大处（如加强筋的十字交叉部位）； （5）推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f7或H8/f8的间隙配合； （6）推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.050.10mm； （7）推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8。 （8）塑件侧凹部位采取斜顶（完成塑件内侧及头部抽芯，材料为3Cr2Mo，经淬火处理后硬度为3638HRC）及滑块行位（完成外侧抽芯，材料使用SM45）抽芯方式脱出。8.4 推出机构的布置 1.滑块行位导槽 2. 4的推杆 3. 1的推杆 4、5.流道推杆 6.斜推杆图10 推出机构布置8.5 数控编程加工待加工零件如图所示，钻#1#30的4推杆孔。工件坐标系零点设在工件几何中心，初始平面上各坐标轴的方向如图所示。刀位点设在主轴端面中心，换刀点设在x=0,y=o,z=o处。选用T11号刀补，加工前将刀具长度补偿值设定在H11号存储器中。图11 待加工零件加工程序如下：O0010N01 G92 X0 Y0 Z0；坐标系设定，刀具被定位在初始平面N02 G90 G00 Z200.0 T11 M06；设定绝对坐标进给方式，换T11号刀N03 G43 Z0 H11；取H11内数值进行刀具长度补偿N04 S300 M03；主轴每分钟转三百转，顺时针方向N05 G99 G81 X-71.4 Y88.3 Z-85.0 R-20.0 F120；定位后钻#1孔，固定循环返回R点N06 X-34.4；钻#2孔，返回到R点NO7 X-71.4 Y72.8；钻#3孔，返回到R点N08 X-34.4；钻#4孔，返回到R点N09 X-78.2 Y35.5；钻#5孔，返回到R点N10 X-34.4；钻#6孔，返回到R点N11 X-78.2 Y25.5；钻#7孔，返回到R点N12 X-27.2；钻#8孔，返回到R点N13 X-71.4 Y10.6；钻#9孔，返回到R点N14 X-34.4；钻#10孔，返回到R点N15 X-81.6 Y-25.5；钻#11孔，返回到R点N16 X-24.6；钻#12孔，返回到R点N17 X-71.4 Y-88.6；钻#13孔，返回到R点N18 G98 X-34.4；加工#14孔，返回到初始平面N19 G99 X0.0 Y33.7 Z-85.0 R-40.0；加工#15孔，返回到R点N20 G98 Y-33.7；加工#16孔，返回到初始平面N21 G99 G81 X34.4 Y88.6 Z-85.0 R-20.0；定位后加工#17孔，固定循环，返回到R点N22 X71.6；钻#18孔，返回到R点N23 X24.5 Y25.5；钻#19孔，返回到R点N24 X81.4；钻#20孔，返回到R点N25 X34.2 Y-10.6；钻#21孔，返回到R点N26 X71.2；钻#22孔，返回到R点N27 X27.1 Y-25.5；钻#23孔，返回到R点N28 X78.2；钻#24孔，返回到R点N29 X34.2 Y-35.5；钻#25孔，返回到R点N30 X71.2；钻#26孔，返回到R点N31 X34.2 Y-72.8；钻#27孔，返回到R点N32 X71.2；钻#28孔，返回到R点N33 X34.2 Y-88.3；钻#29孔，返回到R点N34 X71.2；钻#30孔，返回到R点N35 G90 G00 X0 Y0 Z0 M05；返回到零点，主轴停N36 G49 Z0；取消刀具长度补偿N37 M02；程序结束9 侧面分型与抽芯的设计计算当塑件的侧凹较浅，所需的抽芯距不大，但侧凹的成型面积较大，因而需较大抽芯力时，可采用斜滑块机构进行侧向分型与抽芯，其特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在塑件被推出的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。通常斜滑块侧向分型与抽芯机构要比斜导柱侧向分型与抽芯机构简单得多，一般可分为外侧分型抽芯与内侧抽芯两种，该套模具只将其用于外侧分型与抽芯。9.1 侧向分型与抽芯机构的分类根据动力来源的不同，一般可分为机动、液压或气动以及手动三类，根据塑件结构进行合理选用。侧型芯抽芯塑件外围的凹槽，可以利用斜顶和抽芯滑块来实现抽芯，如果全部使用滑块，则受到一模两腔的限制，不能抽出处在模具内侧的凹槽；但假如全部使用斜滑顶杆，则会影响塑件推出时，从模具上拿下，因为在此时塑件还没有完全定型，很容易在外力的作用下，产生变形，成为废品。鉴于以上两种情况，决定采用斜滑顶杆与抽芯滑块联合使用以实现所有位置的抽芯。9.2 斜滑块的导滑形式 采用简单实用的矩形导滑槽。9.3 设计要点（1）正确选择主型芯位置：这直接关系到塑件能否自动脱模。 一般将主型芯位置设于动模，这样在脱模过程中，塑件虽与主型芯松动，但侧向分型时对塑件有限制侧向移动的作用，所以塑件不会粘附在斜滑块上，脱模比较顺利。 （2）斜滑块的倾斜角和推出行程 由于斜滑块的强度较高，斜滑块的倾斜角可比斜导柱的倾斜角大一些，一般在30内选取。斜滑块推出模套的行程，立式模具不大于斜滑块高度的1/2，卧式模具不大于斜滑块高度的1/3。（3）斜滑块的装配要求为了保证斜滑块在合模时其拼合面密合，避免注射成型时产生飞边，斜滑块装配后必须使其底面高出模套0.20.5mm的间隙，上面高出模套0.40.6mm，当斜滑块与导滑槽之间有磨损之后，再通过倒磨斜滑块下端面，可继续保持装配密合性。对于该套模具，对于其塑件的特殊性，斜滑块底部与模板之间不能有间隙，而上面可以高出模套0.5mm。（4）推杆位置选择抽芯距较大的斜滑块应注意防止在侧抽芯的过程中斜滑块移出推杆顶端的位置，造成斜滑块无法完成预期的侧向分型与抽芯的动作。（5）斜滑块推出时的限位：可以在斜滑块上开两长槽，模套上加一螺钉限位。10 成型零件的设计计算模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成型过程中受到流动熔体高温、高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的、精度要求高的大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。10.1 定模结构设计定模是成型塑件外表面的成型零件。定模的基本结构可分为整体式、整体嵌入式和组合式。根据本次设计的塑料的特点，采用组合式定模。定模的形状如下各图所示。（1）定模板：图12 定模板设计定模板设计如图10-1所示，其中1处是用来放制定位定模镶块的锲型锁紧块，与模板垂直的方向有一定的斜度，在螺钉的作用下可以对镶块起到定位的作用。2处是用来放制侧向抽心滑块所用的定位孔。3处放一个凸型锁紧块，如下图所示： 图13 凸型锁紧块 它的下半部分装在动模板上，两者之间具有较高的配合关系，这不仅可以起到二次定位的作用，最主要的是在注塑机注射时，可以锁紧模具，使得导柱，导套承受较小的横向冲击力保护了导柱、导套的使用寿命。4处为放置导套的导套孔，由于所选的导套为带肩导套，所以该孔为梯形孔，具体零件参考定模板零件图。5处是参与冷却的水流道由于它由此处流入定模镶快，所以设计了防止漏水的橡胶圈槽，其形状如图所示： 一图 二图图14 橡胶圈槽形状一图是放入橡胶圈但镶块还没有装入的时刻，当镶块装入时镶块的压力将橡胶圈压成图二所示的椭圆形状，同时，利用自身的弹力将两块模板之间的缝隙封死，使冷却液在流过两块模板之间时不会漏出模板，影响注塑生产的过程。其他特征如螺钉孔以及吊耳螺钉孔可参考上模板零件图。模板的厚度以及各个螺钉孔的位置、导套孔的位置是由所选择的模架给出的，可参见标准模架355355（GB/T12556）的尺寸。（2）定模镶件的设计：镶拼式组合模具虽然有强度和刚度较差，制造成本高的弱点，但是由于它具有但由于它具有良好的互换性，型腔成型部分容易损坏，可以在损坏时进行互换，简化了模具的维修过程，同样节省了成本；而且它可以合理的运用材料，定模板由于不参与零件成型，可以采用一般的材料，而镶块参与零件成型，属于重要零件必须用要求比较高的材料，比如镜面钢（PMS），节约了优质的模具钢，在某种程度上也节省了成本。镶拼式组合凹模镶块的加工一般是采用线切割、电火花、数控铣床等现代化加工手段来保证加工的精确性和良好的表面光洁度。此次设计的定模仁镶件如图所示： 图15 定模仁镶件10.2 动模结构设计动模和和动模型芯都是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。动模也称主型芯，用来成型塑件整体的内部形状。小型芯也称成型杆，用来成型塑件的局部孔或槽。与定模部分不同，动模部分与注塑机后半部分的机构相连，参与塑件的顶出，一般的模具设计都要求塑件留在动模部分，便于脱模。观察该塑件，由于塑件外表面向上要求较高，而内表面装配在遥控器里面，主要是参与增加强度的肋板以及定位零件的特殊装置，对于外观并没有太高的要求，所以只要保证尺寸的精确就可以了。通过查资料，决定采用与定模部分一样的结构，即整体镶拼式组合凹模。（1） 动模板的结构 由模具设计手册的模架A1-355/355-38-Z1（GB/T12556）动模板的尺寸，再由PRO/E软件拆模后可以得到如下图所示的动模板结构： 图16 动模板结构上图中1位置用来放凹型锁紧块，它与定模板上的凸形锁紧块相配合，正在注射时锁紧模具使得导柱导套承受较小的横向冲力，减少了导柱的压力同时也对型腔起到保护的作用。2位置为回程杆孔，属于复位机构。3位置为放置侧向抽心的滑块槽，在图中一共有六个这样的结构，在它上面的台阶安放压板压住滑块，从而起到抽心的作用，与一般的燕尾槽、梯形槽相比降低了加工难度，简化了模具结构。5出为带肩导柱空，具体尺寸见动模零件图。6为参与冷却的水流道由于它由此处流入镶块1，所以设计了防止漏水的橡胶圈槽。（2）动模仁镶件1的设计：动模镶件1是安装在动模板内的大型整体式镶件，它参与一部分不重要的型腔成型，其结构如下图所示： 图17 动模镶件1上图中的1处为用以侧向抽芯的斜顶孔。由于每个塑见有六个侧向抽芯模具又是一模两腔所以将外侧的六个抽芯做成斜滑块，而里面的六个和两侧的四个做成斜滑顶杆。2 、3、4处均为抽芯槽。（3）动模仁镶件2的结构设计：动模镶件2是塑件内表结构的主要成型件，其三维结构如图所示：图18动模镶件2上图为通过Pro/E拆模得出的镶件，其尺寸以零件图CJH-00-12的数据为准。（4）镶针的设计：遥控器的外壳除了采用倒扣连接外，还有要通过螺钉连接的孔。由于塑料件是非钢性零件，所以在设计零件时，没有螺纹的要求，而是在成型后将螺钉强行拧入，塑件上就自然会留下螺纹的痕迹。该镶针结构如图所示： 1.动模镶件1 2.动模镶件2 3.定模镶件4.镶针 5.动模板图19 镶针结构10.3 成型零件钢材选用10.3.1 选用要求（1）机械加工性能良好。（2）抛光性能优良。（3）耐磨性能和抗疲劳性能良好。（4）具有耐腐蚀性能。10.3.2 设计所选用的钢材 由于该设计采用整体镶拼式的模具结构，所以可以在符合模具强度，刚度以及光洁度的前提下合理的选用钢材。（1）定模板 定模板由于没有参与塑件的成型，所以对表面光洁度要求不高，因而我采用45钢。此钢属于通用塑料模具钢材，用于调质后精加工大型热塑塑性塑料注射模具，淬透性差，淬火变形小，较高温度下时，热疲劳性不高，抛光性能差。此种钢材适用于制造要求具有较高强度和高耐磨性的各种模具。（2）定模镶件 定模镶件是塑件件外表面的成型面，由于塑件的外表面要求比较高，所以定模镶件要求能够抛光到镜面要求。所以我选择了镜面钢PMS。在镜面钢中，我选择了10CrNi3MnCuAl。它是一种高级镜面Ni-Cu-Al析出硬化型塑料模具钢，采用电弧炉加电渣重熔法制得，钢材纯净，具有较高的抛光性能，抛光后表面粗糙度可达到Ra0.05/0.12m，并具有很好的花纹图案蚀刻性能，时效后硬度可以达到HRC38/45，变形率在0.05%以下，是热塑性塑料透明件和各种有光亮要求的塑料制品成型模具专用钢。（3）动模镶件 动模镶件成型的是塑件的内表面，由于它装在里面，所以要求只要能够达到一定的光洁度就可以了。综合考虑选择了3Cr2Mo，该钢材是由美国AISI的P20转化过来的预硬性塑料模具钢，并已经纳入国标（GB1299-1985），可在36/38HRC的硬度条件下供应，有良好的机加工性能，极好的抛光性能，是工业上应用比较广泛的塑料模具钢材。（4）动模板 动模板同样采用45钢，理由与定模板相同。10.4 成型零件工作尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指这些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必须考虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。由于塑件尺寸类型的多样性，及其成型收缩率的方向性和收缩率的不稳定性，以及塑件和金属模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的计算，一直是注塑加工中的重大课题。成型零件的每个工作尺寸，都要根据塑件尺寸和精度要求逐一计算。对塑件和模具成型零件，掌握它们的尺寸和公差确定的公式与规则，及其影响因素，是十分必要的。 模具成型零件工作尺寸，应按照国家GB1800-79标准公差数值，用公差等级IT6IT10确定偏差，并作相应规定：（1）包容和被包容尺寸采用单向偏差制；（2）模具上包容尺寸均采取正偏差，即作为基孔制的孔；被包容尺寸均标注负偏差，即作为基轴制的轴。（3）对中心距和单向位置尺寸，均取双向等值偏差。按照以上规定，根据塑料件的尺寸按平均收缩率对模具尺寸进行计算。本节所采用的主要代号及其含义如下：Dm、dm-模具的包容、被包容尺寸，mm；Hm、hm-模具的包容、被包容深度、高度尺寸，mm；Lm、lm-模具的中心距、单边位置尺寸，mm；-塑料件尺寸公差,按SJ1372-78选定，mm；m-模具成型零件的制造公差，按GB/T1800-1998确定，mm；Scp-注射塑料物料的平均成型收缩率；D、d-塑料件包容、被包容径向尺寸，mm；H、h-塑料件的包容、被包容的深度、高度尺寸，mm；L、l-塑料件的中心距与单边位置尺寸，mm；10.4.1 凹模和镶件尺寸计算遥控器外壳的尺寸详见零件图，所用的计算公式如下：型腔径向尺寸： （9）型芯径向尺寸： （10） 型腔深度尺寸： （11）型芯高度尺寸： （12）其中：注射塑料物料的平均成型收缩率，0.004； ：模具成型零件的制造公差； ：塑料件尺寸公差；塑料件尺寸公差可由文献2上表3.43查出，系数x可由表3.49查出，模具成型零件的制造公差可由表3.46查出。a：动模镶件2的径向尺寸计算：由公式（9），；b： 型腔深度尺寸： 由公式（11）： ；10.5 侧向抽芯零件工艺编程此处仅对斜顶加工工艺进行编程。侧型芯抽芯塑件外围的凹槽，可以利用斜顶和抽芯滑块来实现抽芯，如果全部使用滑块，则受到一模两腔的限制，不能抽出处在模具内侧的凹槽；但假如全部使用斜滑顶杆，则会影响塑件推出时，从模具上拿下，因为在那一时刻，塑件还没有完全定型，很容易在外力的作用下，产生一定量的变形。鉴于以上两种情况，决定采用斜滑顶杆与抽芯滑块联合使用以实现所有位置的抽芯。10.5.1 抽芯滑块的设计图20 抽芯滑块如上图所示的抽芯滑块在现场极为常用，原因在于它便于加工制造，容易装配。在抽拔力不大的情况下能实现可靠稳定的抽芯。具体尺寸数据可参考零件图CJH-00-04。10.5.2 抽芯斜顶设计斜顶如图10-10所示，在顶出塑件时，不但完成抽芯功能，而且还可以起到推杆的作用，减少推杆的数目。图21 抽芯斜顶该斜顶的详细尺寸数据可参考零件图CJH-00-02，加工工艺如下表：表2 斜顶加工工艺序号工序名称加工工艺过程及其要求设备1下料下料3Cr2Mo圆钢24140mm（锻造时考虑了6%的烧损量）锯床2锻造锻毛坯至长10mm，宽10mm3热处理退火热处理炉4铣削铣削六方，尺寸为97182mm，保证斜顶的倾斜角度值（如零件图所示）铣床5磨削磨削四侧平面至86mm平面磨床6钳工对坯料周边各棱角处倒钝并去除毛刺7钻削钻3滑动销的定位孔钻床8钳工钳工修磨定位孔，加工坯料高度至181mm9磨削磨削坯料上下两端面平面磨床10电雕刻用坯料侧面以及下端平面定位，铜电极（电脉冲）加工斜顶上端的成型部位电脉冲雕刻机床11钳工模具钳工按图纸对斜顶整体进行打磨抛光，表面粗糙度达到设计要求12热处理表面渗碳处理：硬度达3638HRC渗碳炉13钳工对成型参与面研磨抛光，在总装之前要和模具整体相配合进行研磨，表面喷涂红丹油并根据接触时的着色情况来进行研合整修14检验检验各项尺寸精度和形位精度是否符合图纸要求11 排气系统设计11.1 排溢设计 排溢是指排出充模熔料中的冷料前锋和模具内的气体等。11.2 引气设计从某种角度而言，注塑模具也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔的同时，必须置换出型腔内的空气和从物料中溢出的挥发性气体。对于一些大型腔壳形塑件，注射成型后，整个型腔由塑料填满，型腔内气体被排出，此时塑件的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空，当塑件脱模时，由于受到大气压力的作用，造成脱模困难，如采用强行脱模，势必使塑件发生变形或损坏，因此必须加引气装置。排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。 11.3 排气系统设计（1）利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关。（2）利用顶杆与孔的间隙排气，必要时可对顶杆作些排气的结构措施；（3）利用球状合金颗粒烧结块渗导排气，烧结块应有足够的承压能力，设置在塑件隐蔽处，并需要开设排气通道；（4）在熔合缝位置开设冷料井，在储存冷料前也滞留了不少气体；（5）可靠有效的方法是在分型面上开设专用的排气槽，尤其上大型注塑模具必须如此；（6）对于大型的模具，也可以利用镶拼的成型零件的缝隙排气。11.4 该套模具的排气方式 （1）利用塑件推杆的配合间隙； （2）利用侧抽芯机构的自然间隙； （3） 利用分型面以及动、定模板间的配合间隙；（4）由于该套模具的成型件不是很大，推出机构、侧抽芯机构数目较多且已经考虑了动、定模板间的配合间隙，故无须另设排气系统。综上所述，本设计采用了镶件以保证模具具有良好的加工、维修性能；采用了大量的顶针以实现模具对塑件的均匀顶出，使得塑件不会因为应力不均匀而断裂或留下痕迹；采用了斜滑顶杆和侧抽芯滑块来实现塑件的抽芯。这些结构都的存在着间隙，可以利用这些间隙实现派气的功能，而不用设计另外的排气结构。另外，为了在分型面良好的排气，可以在动模镶件1与定模镶件结合的同时，将动模板的厚度减少1mm，从而加强了分型面的排气功能，如下图所示：1. 动模板 2.楔紧块 3.定模板4.定模镶件 5.动模镶件1图22 分型面排气12 调温系统的设计计算注射模温度调节系统的设计目的，就是要通过调节模具温度，使成型件具有良好的产品质量和较高的生产效率。高温塑料熔体在模腔内凝固将释放热量，注射模存在严格合适的模具温度。模温调节系统是使整个成型型腔，在整个批量生产中保持这个合适温度。模温调节包括冷却和加热，但在本次设计中，不需要加热，只需冷却即可。本节所用公式参考文献112.1 冷却系统 一般注射到模具内塑料温度为200C左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60C以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。 对于粘度低、流动性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙66等），因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。PS的成型温度和模具温度分别为260280C、3265C。12
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